一种星基增强定位设备及快速启动方法与流程

1.本发明涉及卫星定位导航领域，具体为一种星基增强定位设备及快速启动方法。


背景技术：

2.现有传统gnss定位设备仅能够在公网环境下通过rtk定位技术实现厘米级定位，且在启动定位功能前需手簿连接，进行专业设置，步骤繁琐，不利于行业应用普及。
3.无人机自主巡检近年在电网得到广泛应用，但目前尚无针对无人机定位应用的可覆盖无公网环境下的定位装置。无人机自主巡检作业强烈依赖rtk信号为无人机提供厘米级定位信号，通过遵循固定拍摄点位、拍摄动作开展巡检作业。现有gnss接收机无法满足全域尤其是无公网覆盖区域无人机自主巡检定位应用。
4.专利cn202211269687.x提出一种电网无人机巡检实时定位方法和系统，提出通过利用ppp-rtk结合惯性导航系统(ins)紧组合模型和利用ppp-rtk、ins和相机传感器视觉信息(vision)紧组合模型的方式，实现无人机的实时定位。但该方法定位精度不足，在基站切换过程、视觉识别遇到遮挡等情况下实现全域高精度定位，安全性不足。
5.本发明提出了一种星基增强定位设备及快速启动方法，能够提高星基增强定位设备启动速度，保障高精度定位前提下一键启动应用，提高无人机巡检定位、勘测等行业应用效率。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种星基增强定位设备及快速启动方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种星基增强定位快速启动方法，包括以下步骤：
9.s1、在通过按键启动电源后，自动启动电力巡检基准站ppp模式，接收gnss多系统的卫星观测数据；
10.s2、判断用户端的gnss接收机的精度指标均方根rms是否大于第一设定值；当均方根rms＞第一设定值时，基于ppp-ar/ppp-rtk算法继续对卫星观测数据进行固定解收敛，进入步骤s3；当rms≤第一设定值时，则直接进入步骤s3；
11.s3、基于模糊自适应卡尔曼滤波算法计算基站坐标数据；
12.s4、记录1次基准站坐标；
13.s5、记录第n次数基准站坐标，n＞2；
14.s6、根据步骤s3、s4和s5得到的基准站坐标求取平均值，并将含基座坐标及星座频点的报文数据播发出去。得到精确的基站坐标数据，将带有基站坐标报文和星座频点报文的差分数据发送至相应的信号接收端，从而实现高精度绝对坐标的差分数据获取并播发，并提高星基增强定位设备启动速度。
15.优选的，所述第一设定值为0.001m-0.2m之间；具体的采用典型值，为0.05m。
16.优选的，所述电力巡检基准站ppp模式包括：
17.用户端除实时接收gnss多系统的卫星观测数据外，同时获取精密卫星轨道和钟差信息并固定，考虑卫星端、接收机端、传输路径中的各项误差源并进行精细处理，同时求解用户坐标、接收机钟差、对流层延迟、电离层延迟、相位模糊度的参数，能够在全球范围内获得高精度位置信息。
18.优选的，所述电力巡检基准站ppp模式还包括：在使用星基增强系统时，用户端获取的是对难以准确建模的误差源的实时状态域空间ssr改正数。
19.优选的，基于ppp-ar的固定解对卫星观测数据进行收敛包括：对卫星载波相位偏差、垂向电离层延迟、卫星轨道、卫星钟差以及卫星伪距偏差进行实时改正；
20.基于ppp-rtk的固定解对卫星观测数据进行收敛包括：对除ppp-ar固定解进行收敛后的误差项进行改正。
21.优选的，步骤s6根据步骤s3、s4和s5得到的基准站坐标，基于模糊自适应卡尔曼滤波的基站坐标计算基站数据，包括：根据步骤s4和s5得到的基准站坐标以及步骤s2得到的改正数组建误差观测方程，利用卡尔曼滤波得到坐标参数和浮点模糊度，从而得到基站数据。
22.优选的，模糊自适应卡尔曼滤波算法包括以下步骤：
23.k历元观测值经模糊调整的系统噪声与观测噪声权重对状态进行更新，更新后的新特征加入模糊控制器重新计算，并且得到k历元预测值，与k历元系统观测值对比差异获得k历元新息，反映了系统对先前模型相对的变化，利用k历元新息的变化和卡尔曼滤波增益统计滤波稳定性的变化，稳定性不足时，在线调整改变，进而对k历元观测进行调整，最终改进滤波性能；
24.基于模糊自适应卡尔曼滤波相位平滑伪距算法将传统载波相位差分的思想与模糊自适应卡尔曼滤波结合起来，由新息均值和协方差的变化，对系统噪声和观测噪声的权值进行最优估计，减少时变噪声对卡尔曼滤波稳定性的影响，具体过程如下:
25.获取第k历元观测值，计算第k历元平滑伪距与测量误差的方差估计量:
[0026][0027]
滤波通过观测值与预测值的调整得到k历元新息ek:
[0028]ek
＝ρ
k-ρ-(k)-r
+(k-1)
[0029]
其中r
+(k-1)
是k-1历元观测噪声均值；
[0030]
第k历元载波相位差值方差的最优估计值为：
[0031][0032]
其中λ为波长，ρk为k时的载波相位平滑伪距,为第k历元载波相位值，记伪距观测误差的方差为载波相位观测误差方差为ρ-(k)
为k历元载波相位平滑伪距的预测，ρ
+(k-1)
为k-1历元平滑后的伪距，dk是遗忘因子且0＜dk＜1；q
+(k-1)
为第k-1历元载波相位差值方差的最优估计值；kk为滤波增益。
[0033]
一种星基增强定位设备，包括：
[0034]
gps模块，具备星基增强服务功能；
[0035]
微控制板，微控制板上设有芯片，包括：卫星位置确定算法、待测点定位授时算法、
权利要求1-7任一项所述的一种星基增强定位快速启动方法，还对外通过rs232串口输出一次定位授时信息和pps秒脉冲，并且还能够通过rs232串口接收用户的rs232通信配置信息；还用于根据手簿发送的指令，对gps模块进行初始化以及各种信息设置，完成对星基模块输出的gps信息数据识别和提取，将后处理所需要的数据保存至flash或者通过蓝牙﹑串口发送至手簿进行解算；同时监控各个模块的工作状况及电源电压情况，并及时输出至指示面板；
[0036]
数据链，用于通过天线发送和接收星基差分数据；
[0037]
指示面板，用于对微控制板传输的数据进行显示；
[0038]
电源，用于为星基增强定位设备供电，且能够通过外部电压进行供电；
[0039]
按键，用于控制电源启动或关闭。
[0040]
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行一种星基增强定位快速启动方法。
[0041]
一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行所述的一种星基增强定位快速启动方法。
[0042]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0043]
通过装置内部自动启动程序及基于模糊自适应卡尔曼滤波算法，实现2分钟内快速收敛并播发厘米级高精度位置信息，实现无人机户外无公网环境下厘米级定位，助力无人机自主巡检、三维建模等行业应用；
[0044]
具备毫米级载波相位测量精度，集成地基rtk解算引擎，厘米级rtk定位精度，内置星基ppp解算引擎，和地基rtk算法组合一体化定位，通过获取高质量原始数据，可宽带窄带电磁干扰，抑制多路径效应影响，支持5星16频点，兼容bds-3，并且支持l-band卫星通讯；
[0045]
具备高精度特点，基线精度如下，水平：2.5mm+0.3ppm；垂直：5.0mm+0.3ppm；
[0046]
将一种星基增强定位设备及快速启动方法应用于无人机高精度定位所需遥控器地面站软件上，对无人机定位进行位置纠偏，实现无人机户外全域厘米级定位，实现自主巡检作业；
[0047]
通过启动电力巡检基准站ppp模式，采用星基增强算法技术，通过全球轨钟偏差估计技术，可有效规避对区域单体基站状态的依赖，解决“随时随地”的问题，依托全球统一的轨钟及卫星偏差数据，分离区域基准站侧的各项误差，建立严密的非差误差分离方案，计算出单站覆盖区域内的卫星误差、电离层误差、环境误差等。同时在ppp模糊度固定层面，结合星基改正数精度和延迟、观测值随机特性、观测值残差等，包括经验模型调优、机器学习等多种方法进行模糊度确认，形成了适配卫星链路播发星基改正数的ppp模糊度固定模型，保证卫星链路信号在受到短暂遮挡干扰期间，终端仍能获得可靠的定位结果；
[0048]
应用本发明研究成果，可以快速提升无人机自主巡检规模化应用水平，提高巡检效率；能够作为基于星基增强rtk定位与播发服务的高精度电力巡检无人机一键启动基站，实现基站与无人机的数据通讯，应用于电网架空线路作业的自主飞行与巡检数据精准采集。
附图说明
[0049]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0050]
图1为本发明流程图；
[0051]
图2为本发明系统的结构示意图；
[0052]
图3为本发明微控制板、数据链以及gps模块的串口连接示意图；
[0053]
图4为本发明系统的电路图；
[0054]
图5为本发明电源管理模块的结构示意图；
[0055]
图6为本发明模糊自适应卡尔曼滤波模型结构示意图；
[0056]
图7为本发明实施例三的收敛初始化情况示意图；
[0057]
图8为本发明实施例三的对cep95精度下进行测试示意图。
具体实施方式
[0058]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0059]
如图1-6所示：
[0060]
实施例1：
[0061]
根据本发明实施例，提供了一种星基增强定位快速启动方法，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0062]
如图1是根据本发明实施例的一种星基增强定位快速启动方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
[0063]
s1、在通过按键启动电源后，自动启动电力巡检基准站ppp模式，接收gnss多系统的卫星观测数据；
[0064]
s2、判断用户端的gnss接收机的精度指标均方根rms是否大于第一设定值；当均方根rms＞第一设定值时，基于ppp-ar/ppp-rtk算法继续对卫星观测数据进行固定解收敛，进入步骤s3；当rms≤第一设定值时，则直接进入步骤s3；
[0065]
s3、基于模糊自适应卡尔曼滤波算法计算基站坐标数据；
[0066]
s4、记录1次基准站坐标；
[0067]
s5、记录第n次数基准站坐标，n＞2；
[0068]
s6、根据步骤s3、s4和s5得到的基准站坐标求取平均值，并将含基座坐标及星座频点的报文数据播发出去。
[0069]
在开机后在通过按键启动电源后，自动启动电力巡检基准站ppp模式，接收gnss多系统的卫星观测数据，判断用户端的gnss接收机的精度rms是否大于第一设定值；当rms＞
第一设定值时，基于ppp-ar/ppp-rtk算法对卫星观测数据进行继续收敛，或rms≤第一设定值时，基于模糊自适应卡尔曼滤波算法计算基站坐标，记录1次和第n次的基准站坐标；根据得到的120次基准站坐标求取平均值，从而实现高精度绝对坐标的获取并播发含基站坐标及星座频点的报文数据。
[0070]
作为一种可选的实施例，在步骤s1中，电力巡检基准站ppp模式包括：用户端除实时接收gnss多系统的卫星观测数据外，同时获取精密卫星轨道和钟差信息并固定，考虑卫星端、接收机端、传输路径中的各项误差源并进行精细处理，同时求解用户坐标、接收机钟差、对流层延迟、电离层延迟、相位模糊度的等参数，能够在全球范围内获得高精度位置信息。
[0071]
作为一种可选的实施例，在步骤s1中，所述电力巡检基准站ppp模式还包括：在使用星基增强系统时，用户端获取的是对难以准确建模的误差源的实时状态域空间ssr改正数。具体的，按照ssr服务层级的不同，用户除轨道钟差改正数外，可以选择性地将upd、dcb、大气改正参数直接在状态域上进行改正，快速得到厘米级的定位精度。
[0072]
作为一种可选的实施例，所述第一设定值采用典型值，为0.05m；n＝120。
[0073]
作为一种可选的实施例，基于ppp-ar的固定解对卫星观测数据进行收敛包括：对卫星载波相位偏差、垂向电离层延迟、卫星轨道、卫星钟差以及卫星伪距偏差进行实时改正。
[0074]
作为一种可选的实施例，基于ppp-rtk的固定解对卫星观测数据进行收敛包括：对除ppp-ar固定解进行收敛后的误差项进行改正，除ppp-ar固定解进行收敛后的误差项为除实时改正数解析模块中以外的误差项，包括：卫星相位缠绕误差、卫星和接收机天线相位中心改正(包括相位中心偏差和相位中心改正)、相对论误差、地球自转误差、地球固体潮和海洋负荷潮改正等。
[0075]
作为一种可选的实施例，步骤s6根据步骤s3、s4和s5得到的基准站坐标，基于模糊自适应卡尔曼滤波的基站坐标计算基站数据，包括：根据步骤s4和s5得到的基准站坐标以及步骤s2得到的改正数组建误差观测方程，利用卡尔曼滤波得到坐标参数和浮点模糊度，从而得到基站数据。
[0076]
实施例2：包含实施例一的全部内容：
[0077]
图2是根据本发明实施例的一种星基增强定位设备的结构示意图，包括：
[0078]
gps模块，具备星基增强服务功能，其优势还主要体现在：使用了性能更优异的处理器和存贮系统；
[0079]
微控制板，微控制板上设有芯片，包括：通道相关算法、卫星位置确定算法、待测点定位授时算法、上述的一种星基增强定位快速启动方法，还对外通过rs232串口每秒钟输出一次定位授时等信息和pps秒脉冲，并且还能够通过rs232串口接收用户的rs232通信配置信息的集成接收模块；还用于根据手簿发送的指令，对gps模块进行初始化以及各种信息设置，完成对gps模块(星基模块)输出的gps信息数据识别和提取，将后处理所需要的数据保存至flash或者通过蓝牙﹑串口发送至手簿进行解算；同时监控各个模块的工作状况及电源电压情况，并及时输出至指示面板；
[0080]
数据链，用于通过天线发送和接收星基差分数据；
[0081]
指示面板，用于对微控制板传输的数据进行显示，可以根据需要进行设置显示的
内容和格式等；
[0082]
电源，用于为星基增强定位设备供电，且能够通过外部电压进行供电；
[0083]
按键，用于控制电源启动或关闭。
[0084]
作为一种可选的实施例，微控制板采用oem板，在oem板的基础上增加信号处理电路、电平转换电路、接口电路和电源电路。信号处理电路主要用来对oem板的原始数据进行二次处理，采用单片机完成。电源电路采用开关型电源电路，用来完成直流电压的转换。这几部分电路集于一块微控制板，与oem板通过特定的接口相衔接。
[0085]
作为一种可选的实施例，微控制板的控制基于wince或pocket pc的工业级掌上电脑和控制软件，通过蓝牙或串口进行工作模式设置，显示所需的各种数据信息。
[0086]
作为一种可选的实施例，电源在oem板转换，以实现4.5v～18v的宽范围外部电压输入，且功耗降低20％。
[0087]
作为一种可选的实施例，电源存储仓采用双电池仓设计，电池仓需自带保险锁扣，上锁后电池仓在任何状态下都不会意外脱落，确保坚固稳定。
[0088]
作为一种可选的实施例，电源采用可拆卸式智能锂电池，电源自带电量检测芯片，可通过电源上的按键及指示灯一键查看剩余电量。
[0089]
作为一种可选的实施例，系统还包括电源管理模块，如图5所示，电源管理模块可以将内置电池组或外部电源通过低压差电源模块转换至各个模块所需要的电压，并提供足够的驱动能力。为保证系统工作时间，内置电池组应选用4ah以上的充电电池组，而外部电源通常可选用17ah以上的免维护蓄电池。由于基准站发射差分数据需要很大耗能，一般由外部电源直接为数据链提供电能，内置锂电池组则维持gps模块(包括其天线)、微控制板的正常工作。同时微控制板定时地对电源进行监视，如果电源发生异常，微控制板可以对星基模块﹑数据链等提供保护。
[0090]
作为一种可选的实施例，系统还包括三个通信串口，其中一个通信串口可以根据用户需要配置成rs-232或者rs-422；其中一个通信串口支持2.1.0或者更高的固件版本，支持usb数据传输，支持可编程的脉冲输出。
[0091]
作为一种可选的实施例，数据链包括数传电台及其天线，在固定不动的基准站通过数据链将星基差分数据发送出去。由于发射功率很大，将发送天线单独外置。在进行实时观测的移动站通过数据链接收基准站发送的星基差分数据，经过gps模块的处理，得到厘米级精度的位置信息。由于接收功率很小，将接收天线内置在主机中。
[0092]
作为一种可选的实施例，天线是基站设备的关键部件。选择卫星信号接收天线，既要具有适当的信号增益，又要视其形状和大小。固定场合使用的卫星信号接收天线，可以选用高增益大体积的冠状天线；便携式移动设备的卫星接收天线可以选用微型的平板式天线和四臂螺旋式天线。常见的微型平板天线是陶瓷微波瓷介天线。陶瓷微波瓷介天线经济实用，四臂螺旋天线性能比平板天线好，无方位要求；但价格高，杆长度大，应用不多。本系统选用l1/l2双频gps天线。
[0093]
作为一种可选的实施例，系统还包括外壳，所述外壳用于安装微控制板、数据链以及gps模块。具体的，外壳采用镁合金材质。
[0094]
作为一种可选的实施例，如图3所示，微控制板、数据链以及gps模块通过串口连接，具体采用的型号以及连接关系如图4所示。
[0095]
通过将星基芯片与基站硬件系统打通，通过星基播发技术实现无人机在全区域内获得近实时的精密定位、测速和授时结果，融合星基播发ppp与通讯信号中继站、运营商移动互联网等手段，将本系统搭载在无人机上，能够解决在偏远、无网络覆盖区域和网络覆盖断续区域、运营商网络覆盖良好区域等复杂场景下实现无人机巡检作业问题。
[0096]
实现基站与无人机的数据通讯，应用于电网架空线路作业的自主飞行与巡检数据精准采集。
[0097]
实施例3：包含实施例二的全部内容：
[0098]
系统具备如下主要参数：
[0099]
1.功能要求：无人机高精度定位所需设备，对全球卫星导航系统进行位置纠偏，支持无人机户外全域厘米级定位，实现自主巡检作业；
[0100]
2.卫星信号：支持以下卫星信号：
[0101]
bds:b1i，b2i，b3i，b1c，b2a，b2b，aceboc；
[0102]
gps:l1c/a,l1p,l1c,l2p,l2c,l5；
[0104]
glonass:g1,g2,g3；
[0105]
galileo:e1bc,e5a,e5b，altboc，e6；
[0106]
qzss:l1c/a,l2c,l5,l1c，lex；
[0107]
sbas:l1c/a,l5；
[0108]
支持l-band星站差分功能；
[0109]
3：rtk精度：水平：
±
(8+1
×
10﹣6d)mm；垂直：
±
(15+1
×
10﹣6d)mm
[0110]
4.星基增强精度：性能指标满足定位精度≤10厘米；
[0111]
5.收敛时间≤5分钟；
[0112]
6.防护等级，防尘防水：ip67及以上；
[0113]
7.数据记录输出格式：至少支持name-0183；
[0114]
只需要将rtk终端使用三脚架架设在空旷环境后按下开机键，等待5～10分钟(典型时间)后，数据链指示灯以1s间隔闪烁即表示已成功播发差分数据。
[0115]
注意：
[0116]
1)开机将自动激活星基及esim服务并开始计时；
[0117]
2)开机后等待时间与现场地形、环境及所处位置有关，可能会有延长。
[0118]
现阶段支持绝大部分rtk飞机，如：精灵4rtk，m300，御2行业进阶版、等。
[0119]
以下为无人机配置步骤：
[0120]
步骤1：打开无人机巡检作业app，连接rtk接收机设备wifi热点，选择rtk模式，使用自定义网络rtk服务模式；
[0121]
步骤2：输入以下配置信息：
[0122]
ip地址：192.168.10.1(rtk设备ip地址)端口：9010；
[0123]
用户名(必填)：任意。如需多台无人机连接同一rtk巡检基准站，各无人机需使用不同用户名；
[0124]
密码(必填)：任意挂载点(必填)：任意；
[0125]
步骤3：点击设置后，连接rtk设备并获取差分数据，成功后，显示固定解。
[0126]
无人机显示rtk固定解后，即可进行飞行。
[0127]
本发明不局限于以上的具体实施方式，以上仅为本发明的较佳实施案例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0128]
本发明对多个监测站分别接入验收环境数据进行实际收敛效果的验证，采用测试9分钟中断1分钟的方式进行测试。统计如下指标：
[0129]
以120s为滑动窗口，每次滑动1s当首次出现95％水平精度《＝0.2m且95％高程精度《＝0.4m,则此滑动窗口里的t0即为收敛时间；
[0130]
去除收敛时间后，统计水平/高程cep68 cep95精度。
[0131]
收敛初始化情况如图7所示，可知收敛时间可达45秒，并对cep95精度下进行测试。
[0132]
如图8所示，可知cep95精度下可达0.027m。
[0133]
实施例四：包含实施例三的全部内容：
[0134]
还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行上述中任意一项的一种星基增强定位快速启动方法。
[0135]
可选地，在本实施例中，上述计算机可读存储介质可以位于计算机网络中计算机终端群中的任意一个计算机终端中，或者位于移动终端群中的任意一个移动终端中，上述计算机可读存储介质包括存储的程序。
[0136]
可选地，在程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行以下功能：s1、在通过按键启动电源后，自动启动电力巡检基准站ppp模式，接收gnss多系统的卫星观测数据；s2、判断用户端的gnss接收机的精度rms是否大于第一设定值；当rms＞第一设定值时，基于ppp-ar/rtk的固定解对卫星观测数据进行收敛后，进入步骤s3；当rms≤第一设定值时，则直接进入步骤s3；s3、记录1次基准站坐标；s4、记录第n次数基准站坐标，n＞1；s5、根据步骤s3和s4得到的基准站坐标，基于模糊自适应卡尔曼滤波的基站坐标计算基站数据。
[0137]
实施例5：包含实施例4的全部内容：
[0138]
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，该处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述中任意一项的一种星基增强定位快速启动方法。
[0139]
本发明实施例提供了一种设备，该设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现一种星基增强定位快速启动方法的方法的步骤。
[0140]
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0141]
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0142]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接可以是电性或其它的形式。
[0143]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显
示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0144]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0145]
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom,read-0nlymemory)、随机存取存储器(ram,randomaccessmemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0146]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0147]
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

技术特征：
1.一种星基增强定位快速启动方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、在通过按键启动电源后，自动启动电力巡检基准站ppp模式，接收gnss多系统的卫星观测数据；s2、判断用户端的gnss接收机的精度指标均方根rms是否大于第一设定值；当均方根rms＞第一设定值时，基于ppp-ar/ppp-rtk算法继续对卫星观测数据进行固定解收敛，进入步骤s3；当rms≤第一设定值时，则直接进入步骤s3；s3、基于模糊自适应卡尔曼滤波算法计算基站坐标数据；s4、记录1次基准站坐标；s5、记录第n次数基准站坐标，n＞2；s6、根据步骤s3、s4和s5得到的基准站坐标求取平均值，并将含基座坐标及星座频点的报文数据播发出去。2.如权利要求1所述的一种星基增强定位快速启动方法，其特征在于：所述第一设定值在0.001m-0.2m之间。3.如权利要求1所述的一种星基增强定位快速启动方法，其特征在于：所述电力巡检基准站ppp模式包括：用户端除实时接收gnss多系统的卫星观测数据外，同时获取精密卫星轨道和钟差信息并固定，考虑卫星端、接收机端、传输路径中的各项误差源并进行精细处理，同时求解用户坐标、接收机钟差、对流层延迟、电离层延迟、相位模糊度的参数，能够在全球范围内获得高精度位置信息。4.如权利要求1所述的一种星基增强定位快速启动方法，其特征在于：所述电力巡检基准站ppp模式还包括：在使用星基增强系统时，用户端获取的是对难以准确建模的误差源的实时状态域空间ssr改正数。5.如权利要求1所述的一种星基增强定位快速启动方法，其特征在于：基于ppp-ar的固定解对卫星观测数据进行收敛包括：对卫星载波相位偏差、垂向电离层延迟、卫星轨道、卫星钟差以及卫星伪距偏差进行实时改正；基于ppp-rtk的固定解对卫星观测数据进行收敛包括：对除ppp-ar固定解进行收敛后的误差项进行改正。6.如权利要求1所述的一种星基增强定位快速启动方法，其特征在于：步骤s6根据步骤s3、s4和s5得到的基准站坐标，基于模糊自适应卡尔曼滤波的基站坐标计算基站数据，包括：根据步骤s4和s5得到的基准站坐标以及步骤s2得到的改正数组建误差观测方程，利用卡尔曼滤波得到坐标参数和浮点模糊度，从而得到基站数据。7.如权利要求1所述的一种星基增强定位快速启动方法，其特征在于：模糊自适应卡尔曼滤波算法包括以下步骤：k历元观测值经模糊调整的系统噪声与观测噪声权重对状态进行更新，更新后的新特征加入模糊控制器重新计算，并且得到k历元预测值，与k历元系统观测值对比差异获得k历元新息，反映了系统对先前模型相对的变化，利用k历元新息的变化和卡尔曼滤波增益统计滤波稳定性的变化，稳定性不足时，在线调整改变，进而对k历元观测进行调整，最终改进滤波性能；基于模糊自适应卡尔曼滤波相位平滑伪距算法将传统载波相位差分的思想与模糊自
适应卡尔曼滤波结合起来，由新息均值和协方差的变化，对系统噪声和观测噪声的权值进行最优估计，减少时变噪声对卡尔曼滤波稳定性的影响，具体过程如下:计算第k历元平滑伪距与测量误差的方差估计量:滤波通过观测值与预测值的调整得到k历元新息e
k
:e
k
＝ρ
k-ρ-(k)-r
+(k-1)
其中r
+(k-1)
是k-1历元观测噪声均值；第k历元载波相位差值方差的最优估计值为：其中λ为波长，ρ
k
为k时的载波相位平滑伪距,为第k历元载波相位值，记伪距观测误差的方差为载波相位观测误差方差为ρ-(k)
为k历元载波相位平滑伪距的预测，ρ
+(-1)
为k-1历元平滑后的伪距，d
k
是遗忘因子且0＜d
k
＜1；q
+(k-1)
为第k-1历元载波相位差值方差的最优估计值；k
k
为滤波增益。8.一种星基增强定位设备，其特征在于：包括：gps模块，具备星基增强服务功能；微控制板，微控制板上设有芯片，包括：卫星位置确定算法、待测点定位授时算法、权利要求1-7任一项所述的一种星基增强定位快速启动方法，还对外通过rs232串口输出一次定位授时信息和pps秒脉冲，并且还能够通过rs232串口接收用户的rs232通信配置信息；还用于根据手簿发送的指令，对gps模块进行初始化以及各种信息设置，完成对星基模块输出的gps信息数据识别和提取，将后处理所需要的数据保存至flash或者通过蓝牙﹑串口发送至手簿进行解算；同时监控各个模块的工作状况及电源电压情况，并及时输出至指示面板；数据链，用于通过天线发送和接收星基差分数据；指示面板，用于对微控制板传输的数据进行显示；电源，用于为星基增强定位设备供电，且能够通过外部电压进行供电；按键，用于控制电源启动或关闭。9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求1至7中任意一项所述的一种星基增强定位快速启动方法。10.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至7中任意一项所述的一种星基增强定位快速启动方法。

技术总结
本发明公开了一种星基增强定位设备及快速启动方法，通过在开机后在通过按键启动电源后，自动启动电力巡检基准站PPP模式，接收GNSS多系统的卫星观测数据，判断用户端的GNSS接收机的精度指标均方根(RMS)是否大于第一设定值；当RMS＞第一设定值时，基于PPP-AR/RTK算法的固定解继续对卫星观测数据进行收敛误差来源，或RMS≤第一设定值时，基于模糊自适应卡尔曼滤波算法解算基站坐标，记录1次和第N次的基准站坐标；通过N次得到的基准站坐标再进行1次平均值计算，得到精确的基站坐标数据，将带有基站坐标报文和星座频点报文的差分数据发送至相应的信号接收端，从而实现高精度绝对坐标的差分数据获取并播发，并提高星基增强定位设备启动速度。备启动速度。备启动速度。


技术研发人员：张伟豪 陈伯建 吴文斌 强伟 梁曼舒 李哲舟 韩腾飞 王仁书 陈卓磊 林承华 吴晓杰 沈添福 曾志宏 康伟
受保护的技术使用者：国网福建省电力有限公司 国家电网有限公司
技术研发日：2023.05.12
技术公布日：2023/7/20